計(jì)算機(jī)自控系統(tǒng)在水廠的應(yīng)用
| 1 自控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 羊額水廠的水處理系統(tǒng)由源水泵站、加藥間、反應(yīng)沉淀池、濾池、送水泵站等主要構(gòu)筑物組成，是由中央控制室和相應(yīng)的分控站組成的一個(gè)全廠范圍的計(jì)算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)。 ①硬件系統(tǒng) 硬件系統(tǒng)是一種典型的總線分布式集散型控制網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)分控站配備一套PLC系統(tǒng)和一臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)。中央控制室配備三臺(tái)管理計(jì)算機(jī)和一個(gè)模擬屏。各分控站之間以及分控站和中控室之間通過高速數(shù)據(jù)通道DH＋(Data Highway Plus)進(jìn)行通訊。 ②軟件結(jié)構(gòu) 在美國AB公司的PLC系統(tǒng)中，一般向用戶提供兩個(gè)軟件平臺(tái)，一個(gè)是在PLC處理器中運(yùn)行的PLC5編程控制軟件，另一個(gè)是在監(jiān)控計(jì)算機(jī)或管理計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的人機(jī)接口監(jiān)控軟件。羊額水廠根據(jù)工藝控制的需要在這兩個(gè)平臺(tái)上自行開發(fā)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制應(yīng)用軟件。 ?、圩钥叵到y(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) 主要采用AB公司的DH＋控制通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)。出于商務(wù)上的考慮選用了兩種不同的PLC，采用AB公司PLC的分控站可以直接上DH＋網(wǎng)，而采用TE公司PLC的分控站則必須首先自行聯(lián)成一個(gè)TELWAY子網(wǎng)，然后通過MODBUS協(xié)議借助于AB公司的1771-DB模塊與DH+網(wǎng)相聯(lián)。 2 分控站的自動(dòng)控制功能 2.1 源水泵房分控站 源水泵的自動(dòng)控制分為遠(yuǎn)程控制和全自動(dòng)控制兩種。不管采用哪種形式的控制，在對(duì)某臺(tái)泵進(jìn)行啟動(dòng)前，均會(huì)檢查該泵是否滿足啟動(dòng)條件。在泵的啟動(dòng)過程中，還會(huì)不斷檢測(cè)啟動(dòng)電流的變化曲線，比較是否與正常的啟動(dòng)電流曲線相符，如不相符則立即停止該泵的啟動(dòng)，并給出聲、光報(bào)警，顯示相應(yīng)的故障類別，以便操作人員或維修人員及時(shí)處理。 遠(yuǎn)程控制:在此狀態(tài)下，操作人員能根據(jù)需要，通過在中控室的計(jì)算機(jī)對(duì)任意一臺(tái)泵進(jìn)行啟、停控制。 全自動(dòng)控制:在全自動(dòng)方式下，根據(jù)清水池水位、出廠水流量和進(jìn)水量決定源水泵的開啟臺(tái)數(shù)。9臺(tái)潛水泵(8用1備)采用自然順序建立循環(huán)隊(duì)列，按隊(duì)列順序依次啟動(dòng)泵，并按先啟動(dòng)先停止、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間少的先啟動(dòng)、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間多的先停止的原則輪換工作。 2.2 一號(hào)濾池分控站 一號(hào)濾池分控站全套引進(jìn)法國自動(dòng)控制設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)由1個(gè)公共反沖洗PLC和10個(gè)濾格PLC組成。 ?、龠^濾控制 濾池的開啟個(gè)數(shù)由源水流量決定。由水位計(jì)和堵塞傳感器測(cè)出濾池的水位和水頭損失，并將濾后水閥門開度等參數(shù)送至PLC，經(jīng)運(yùn)算后由PLC調(diào)整其開度以使進(jìn)、出水達(dá)到平衡，從而實(shí)現(xiàn)恒水位自動(dòng)過濾。 ②反沖洗控制 a.反沖洗周期 凡滿足下列條件之一即自動(dòng)開始反沖洗：過濾時(shí)間超過24h(可調(diào))；水頭損失超過10kPa(可調(diào))；手動(dòng)強(qiáng)制請(qǐng)求反沖洗。 b.反沖洗程序 準(zhǔn)備階段:當(dāng)濾池請(qǐng)求反沖洗且公共反沖洗PLC又允許時(shí)，則先關(guān)閉進(jìn)水閥、打開排污閥，待濾池水面降低到排水面時(shí)再關(guān)閉濾后水出水閥。 氣沖階段:當(dāng)關(guān)閉濾后水閥后隨即起動(dòng)一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，并打開進(jìn)氣閥氣沖約2min。 氣水聯(lián)合反沖洗階段:氣沖約2min后再起動(dòng)一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)、一臺(tái)水泵，并同時(shí)打開反沖洗進(jìn)水閥進(jìn)行氣水聯(lián)合反沖洗。 水沖階段:氣水聯(lián)合反洗約6min后則自行停止風(fēng)機(jī)并關(guān)閉進(jìn)氣閥、打開排氣閥，再增開一臺(tái)水泵以進(jìn)行水沖洗。 停止反沖洗階段：水沖洗約5min后關(guān)閉反沖洗水閥，停止反沖洗水泵。 恢復(fù)過濾階段:反沖洗完后先關(guān)閉排水閥，然后打開濾后水閥和待濾水進(jìn)水閥進(jìn)行自動(dòng)過濾。 2.3 二號(hào)濾池分控站 二號(hào)濾池分控站全套引進(jìn)瑞典自動(dòng)控制設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)由一臺(tái)AB公司的PLC進(jìn)行控制。二號(hào)濾池的配置和控制過程與一號(hào)濾池基本相近。但對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)作了許多改進(jìn)，主要有： ①整個(gè)系統(tǒng)僅采用一套PLC進(jìn)行控制，大大節(jié)省了控制系統(tǒng)的投資，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并提高了可靠性，同時(shí)也節(jié)省了土建投資； ?、谙到y(tǒng)可根據(jù)源水流量來自動(dòng)決定開啟濾池的個(gè)數(shù)，在過濾自動(dòng)控制方面更先進(jìn)； ?、蹖?duì)反沖洗控制進(jìn)行了改進(jìn)，在關(guān)閉進(jìn)水閥后不是馬上打開排水閥，而是繼續(xù)進(jìn)行過濾，等濾池水位降低到一定程度后再打開排水閥進(jìn)行反沖洗，這樣可以減少反沖洗耗水量，使濾池運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)。 2.4 清水泵房分控站 清水泵房分控站自動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)是通過自動(dòng)控制清水泵的啟、停來控制送水壓力。 清水泵的自動(dòng)控制分為遠(yuǎn)程控制和全自動(dòng)控制。在遠(yuǎn)程控制狀態(tài)，根據(jù)具體情況通過電腦操作對(duì)任一臺(tái)泵進(jìn)行啟動(dòng)或停止操作。在全自動(dòng)控制狀態(tài)，根據(jù)出廠水的壓力和流量決定清水泵的開啟臺(tái)數(shù)。 開啟順序：9臺(tái)泵(8用1備)按自然循環(huán)隊(duì)列輪換工作。 啟動(dòng)條件：電壓正常(9.5 kV以上)，水泵出水電動(dòng)蝶閥處于關(guān)閉位置，液壓緩閉止回閥處于正常狀態(tài)，啟動(dòng)時(shí)間間隔＞15min。 保護(hù)措施：當(dāng)出現(xiàn)電機(jī)電流超過38A、漏電、三相電流不平衡、低電流、低電壓、過載、超溫等情況時(shí)則跳閘。 2.5 加藥間分控站(包括反應(yīng)沉淀池和泥水池) ①加氯控制 前加氯采用與源水流量成正比例的開環(huán)控制方式；后加氯則以濾后水流量作為前饋量，清水池入口余氯值作為反饋量，在PLC中組成一個(gè)前饋—反饋閉環(huán)比例控制系統(tǒng)，以輸出量控制加氯機(jī)的流量。 ?、诩恿蛩徜X控制 采用SCD值來控制硫酸鋁的投加量。源水流量為前饋?zhàn)兞?，SCD值為反饋?zhàn)兞浚瑘?zhí)行部件是泵 target=_blank>計(jì)量泵，通過PLC中的PID控制而組成一個(gè)前饋—反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。 此系統(tǒng)的特點(diǎn)是反應(yīng)速度快，可克服通過沉淀后濁度進(jìn)行控制時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)小時(shí)的滯后，隨時(shí)將加藥量調(diào)節(jié)到******量，可大大降低藥耗、穩(wěn)定水質(zhì)。 ③加石灰控制 以源水流量和pH值作前饋值，以投加石灰后的pH值作反饋值，組成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)來控制泵 target=_blank>計(jì)量泵從而控制石灰的投量。 ?、芗又齽┛刂? 根據(jù)源水流量和濁度按比例投加。 ⑤虹吸排泥機(jī)控制 根據(jù)源水濁度和流量確定排泥周期和行走路線。行走路線分為全程、1/3程、2/3程;排泥方式分為單向排泥和雙向排泥。由于泥水池容積和泥水泵的限制，最多允許兩臺(tái)排泥機(jī)同時(shí)排泥。排泥周期一旦確定，則由PLC安排每臺(tái)排泥機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間，按時(shí)啟動(dòng)、自行排泥。 排泥機(jī)與PLC之間通過無線電臺(tái)進(jìn)行通訊，省去了多芯控制電纜；排泥車電控柜內(nèi)安裝一臺(tái)微型PLC進(jìn)行就地控制以代替繼電器控制電路；排泥車行走電機(jī)采用雙速電機(jī)，以實(shí)現(xiàn)在沉淀池泥層不同地段的變速排泥。 ⑥泥水泵控制 由泥水池的水位高低來決定泵的開啟臺(tái)數(shù)，啟動(dòng)順序由循環(huán)隊(duì)列決定。 3 控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 羊額水廠計(jì)算機(jī)自控系統(tǒng)是以PLC為核心控制部件，集計(jì)算機(jī)、閉路電視和無線電通訊技術(shù)為一體的綜合型控制系統(tǒng)。它具有以下特點(diǎn)： ?、賹?shí)現(xiàn)了“就地控制、車間控制、中控室控制”的三級(jí)控制，從而******限度地保證了系統(tǒng)的可靠性； ?、诔晒Φ亟鉀Q了兩種不同PLC的互聯(lián)問題，并采用高速數(shù)據(jù)通道DH+將全廠各個(gè)控制站聯(lián)成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)，大大提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)時(shí)間，從中控室或網(wǎng)絡(luò)上的任何一個(gè)分控站操作其他分控站的反應(yīng)時(shí)間在1s以內(nèi)； ?、鄢晒Φ貞?yīng)用無線電通訊技術(shù)解決了水廠控制網(wǎng)絡(luò)和總公司管理網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)問題以及排泥車的無線電遙控問題； ④具有良好的人機(jī)界面和完善的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，各車間數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)后，中控室的計(jì)算機(jī)可自動(dòng)對(duì)各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并自動(dòng)生成各種生產(chǎn)報(bào)表，大大提高了生產(chǎn)管理水平； ⑤維修方便，PLC系統(tǒng)具有功能較強(qiáng)的自診斷軟件，可以很快查出系統(tǒng)內(nèi)部的故障，且PLC的模塊都是插件，更換相當(dāng)方便，在檢修系統(tǒng)中的任一個(gè)分站時(shí)不會(huì)影響其他部分的運(yùn)行。 4 應(yīng)用效果 計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)投用8年以來一直穩(wěn)定運(yùn)行，效果明顯。 ?、俅蟠筇岣吡顺鰪S水質(zhì)。自控系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)定水質(zhì)起到了關(guān)鍵的作用，出廠水濁度一直穩(wěn)定 在0.3NTU以下，余氯值也非常穩(wěn)定，達(dá)到了歐共體標(biāo)準(zhǔn)。由于自來水水質(zhì)優(yōu)良，順德市城區(qū)居民的腸道傳染病的發(fā)病率大大下降。 ②節(jié)約了能耗，降低了藥耗。與原來的老水廠相比，綜合電耗由0.298(kW·h)/m3下降到0.228(kW·h)/m3，平均礬耗由原來的0.035kg/m3降到現(xiàn)在的0.025kg/m3(7%的液體硫酸鋁)。 ?、厶岣吡藙趧?dòng)生產(chǎn)率。每班只需要3個(gè)人即可完成整個(gè)水廠的生產(chǎn)運(yùn)行操作，生產(chǎn)管理和設(shè)備維修人員一共僅為35人。與傳統(tǒng)的水廠相比，大大節(jié)約了人力資源。 ?、芴岣吡似髽I(yè)的現(xiàn)代化管理水平。生產(chǎn)信息的傳送速度大大加快，將企業(yè)的管理水平提高了一個(gè)檔次。 |
